淮安抽水一站供水系統(tǒng)改造分析

武春輝 朱淮明 仲子夜

(江蘇省灌溉總渠管理處，江蘇 淮安 223200)

1 概 述

淮安抽水一站管理所位于江蘇省淮安市淮安區(qū)漕運(yùn)鎮(zhèn)總渠大院內(nèi)。抽水一站于1974年3月建成，原設(shè)計(jì)流量60m3/s，裝有8臺(tái)64ZLB-50型立式半調(diào)節(jié)軸流泵，配TDL-215/31-24型立式同步電機(jī)，總裝機(jī)容量為6400kW。水泵采用肘形進(jìn)水流道，平直出水管流道。出水流道口采用拍門(mén)斷流，設(shè)有油壓?jiǎn)㈤]快速事故門(mén)(檢修門(mén))。主機(jī)采用強(qiáng)電就地控制方式，并設(shè)有低電壓、過(guò)電流、零勵(lì)磁三種主保護(hù)，所用6kW電源由淮安抽水站變電所接引。

2001年5月22日—2002年8月1日該站進(jìn)行了更新改造。主要項(xiàng)目為：更換所有主電機(jī)、主水泵及相配套油、水等輔機(jī)系統(tǒng)設(shè)備；更換所有高壓柜、低壓柜及線(xiàn)纜；增加EC2000自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；增設(shè)強(qiáng)迫通風(fēng)系統(tǒng)；將斷流方式由拍門(mén)改為快速閘門(mén)以及相關(guān)土建改造，泵站設(shè)計(jì)揚(yáng)程為4.89m，安裝8臺(tái)1750ZLQ-11.2-5.3型立式全調(diào)節(jié)軸流泵，設(shè)計(jì)總流量為89.6m3/s，配套TL1000-24/2150型立式同步電機(jī)，總裝機(jī)容量為8000kW。工程于2005年5月通過(guò)竣工驗(yàn)收。

自2001年工程加固改造以來(lái)，管理單位對(duì)所管工程設(shè)備進(jìn)行了多次維護(hù)改造。2018年12月27日對(duì)淮安一站工程進(jìn)行了安全鑒定，機(jī)電設(shè)備安全類(lèi)別為三類(lèi)，金屬結(jié)構(gòu)為二類(lèi)，建筑物評(píng)為二類(lèi)，綜合評(píng)定為三類(lèi)泵站。

2 淮安一站技術(shù)供水運(yùn)行中存在的問(wèn)題

淮安抽水一站供水系統(tǒng)改造前的供水方式是通過(guò)2臺(tái)放置于水泵層的臥式單級(jí)離心泵(型號(hào)為KQW150/315-30/4，一用一備)，從上游河道取水，送至廠房頂?shù)乃?，然后通過(guò)水壓力差對(duì)每臺(tái)機(jī)組進(jìn)行供水。此種供水方式存在一定問(wèn)題。

2.1 水口濾網(wǎng)經(jīng)常堵塞

由于從上游河道取水，水塔出水口濾網(wǎng)經(jīng)常發(fā)生堵塞或者出水不足現(xiàn)象，需要經(jīng)常進(jìn)行清理，且水塔內(nèi)淤積較重，也需要定期進(jìn)行清淤，這些不穩(wěn)定因素對(duì)于長(zhǎng)期運(yùn)行的機(jī)組有一定的安全隱患。

2.2 油冷卻器的進(jìn)出水管道口經(jīng)常堵塞

油冷卻器的進(jìn)出水管道口、彎頭等經(jīng)常發(fā)生堵塞，需要停機(jī)拆卸進(jìn)出水管道，清理管道中的塑料帶、淤泥、小木方、螺絲等雜物，但是效果并不明顯，經(jīng)常是疏通后隔幾天后又會(huì)發(fā)生堵塞，特別是抗旱期間長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，不允許經(jīng)常停機(jī)檢修，而且這樣的方法也不能從源頭上解決問(wèn)題。

2.3 水壓與流量達(dá)不到油缸冷卻要求

淮安抽水一站立式同步電機(jī)要求上、下機(jī)架油槽油冷卻器工作水壓不超過(guò)0.2MPa，但是基本上堵塞的管道出水壓力很小，幾乎接近0.02MPa，沒(méi)有足夠的水流，導(dǎo)致管道越來(lái)越堵，最后堵死管道，使油冷卻器起不到冷卻降溫效果。

2.4 無(wú)法控制每臺(tái)機(jī)組油冷卻器的進(jìn)水溫度

設(shè)備廠家要求進(jìn)水溫度不高于28℃，而實(shí)際情況是夏季時(shí)，進(jìn)水管道內(nèi)水溫普遍可達(dá)到30℃左右，超過(guò)規(guī)定范圍，導(dǎo)致油冷卻器達(dá)不到很好的降溫效果，影響機(jī)組長(zhǎng)期安全運(yùn)行。

2.5 油冷卻器銅管內(nèi)壁摩擦大

由于上游河道內(nèi)雜物、垃圾、泥沙較多，且水質(zhì)狀況較差，在對(duì)機(jī)組進(jìn)行冷卻供水時(shí)，由于長(zhǎng)時(shí)間不間斷的連續(xù)運(yùn)行，水管內(nèi)大量泥沙、雜質(zhì)與油冷卻器銅管內(nèi)壁的摩擦不斷增加，導(dǎo)致油缸內(nèi)冷卻器發(fā)生穿孔現(xiàn)象，造成油缸內(nèi)進(jìn)水或油位下降,導(dǎo)致機(jī)組安全事故發(fā)生，嚴(yán)重影響機(jī)組安全運(yùn)行。淮安抽水一站兩臺(tái)機(jī)組都存在這種現(xiàn)象，油冷卻器發(fā)生穿孔后，必須立即停機(jī)檢修，將機(jī)組油缸進(jìn)行拆卸，放掉油缸內(nèi)潤(rùn)滑油，拆卸并更換新油冷卻器，檢修工作量增加，如果發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，會(huì)導(dǎo)致燒瓦等其他機(jī)組安全運(yùn)行事故發(fā)生。

3 采用水冷空調(diào)機(jī)組進(jìn)行技術(shù)供水系統(tǒng)改造

3.1 方案的選擇

采用專(zhuān)業(yè)的ZWLQ-20型軸瓦冷卻器制冷冷卻系統(tǒng)，冷卻采用全封閉式系統(tǒng)，不受水質(zhì)影響，同時(shí)進(jìn)水水溫根據(jù)機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，冷卻效果穩(wěn)定，運(yùn)行可靠性高，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。軸瓦冷卻器作為一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，可以根據(jù)電機(jī)軸承的溫度(反映在“回水溫度”參數(shù)上)，CPU據(jù)此及時(shí)調(diào)整制冷能力，實(shí)現(xiàn)閉路循環(huán)，提高自動(dòng)控制水平和運(yùn)行可靠性(見(jiàn)圖1)。

圖1 改造后的冷卻系統(tǒng)

3.2 工作原理

系統(tǒng)主要功能是：按設(shè)備要求提供每臺(tái)機(jī)組電機(jī)和上下導(dǎo)瓦、推力瓦等所需要冷卻水量、水壓并使冷卻水循環(huán)使用。

首先控制柜預(yù)設(shè)(可修改)不同使用條件所需不同的用水量，由流量傳感器檢測(cè)水量，以此控制電動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，使流量滿(mǎn)足控制柜設(shè)定值。

循環(huán)系統(tǒng)出水管網(wǎng)采用壓力傳感器向控制柜反饋信號(hào)，通過(guò)變頻器控制水泵電機(jī)的頻率，保證出水管網(wǎng)壓力滿(mǎn)足要求，使壓力穩(wěn)定、可靠。

當(dāng)循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)水滲漏或減少時(shí)，穩(wěn)流罐電極低水位傳感器通知控制柜打開(kāi)電磁補(bǔ)水閥，對(duì)系統(tǒng)補(bǔ)充水量。

3.3 特點(diǎn)

循環(huán)冷卻水由流量與壓力同時(shí)控制，可同時(shí)滿(mǎn)足使用要求，并安全可靠平穩(wěn)運(yùn)行；充分利用回水管網(wǎng)壓力，出口管網(wǎng)壓力差多少就補(bǔ)多少，比改造前的供水系統(tǒng)節(jié)能高效；該設(shè)備由全自動(dòng)智能化控制器控制，根據(jù)用水量自行進(jìn)行調(diào)節(jié)，根據(jù)要求對(duì)軸瓦冷卻機(jī)組進(jìn)行運(yùn)行和溫度調(diào)節(jié)；設(shè)備全封閉運(yùn)行，消除水源污染、垃圾等問(wèn)題；電氣設(shè)備保護(hù)功能齊全，具有過(guò)載、短路、過(guò)壓、欠壓、缺相、過(guò)流、短路、水源缺水等自動(dòng)保護(hù)功能，在異常情況下能夠及時(shí)進(jìn)行信號(hào)報(bào)警、自檢、故障判斷等；多臺(tái)泵組均能可靠地實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，使電網(wǎng)和管網(wǎng)免受沖擊，并且輪流運(yùn)轉(zhuǎn)，大大延長(zhǎng)了水泵及電機(jī)的使用壽命。

3.4 控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

冷卻循環(huán)變頻控制系統(tǒng)由2臺(tái)循環(huán)水泵、1個(gè)補(bǔ)水箱及相應(yīng)測(cè)控元件組成，與3臺(tái)軸瓦冷卻器以Modbus RS485通信方式進(jìn)行連接，采用一套自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。該系統(tǒng)運(yùn)行模式為單冷型，溫度控制對(duì)象為總回水溫度控制。

3.5 系統(tǒng)功能

系統(tǒng)管道內(nèi)冷卻水封閉式強(qiáng)制循環(huán)，冷卻水循環(huán)流動(dòng)的動(dòng)力來(lái)自增壓管道泵，主機(jī)泵冷卻器經(jīng)熱交換流出的熱水由增壓管道泵送至ZWLQ-20型軸瓦冷卻器，強(qiáng)降溫后再次由管道進(jìn)入主機(jī)泵冷卻器，使熱量進(jìn)行封閉式循環(huán)。安裝在增壓管道泵進(jìn)水口的過(guò)濾器可以濾去管路冷卻系統(tǒng)中的雜質(zhì)，雜質(zhì)可以很方便地由人工操作取出。當(dāng)管道中由于某些原因而導(dǎo)致冷卻水減少時(shí)，膨脹水箱內(nèi)的水由補(bǔ)水裝置向管道自動(dòng)補(bǔ)水。

當(dāng)外界氣溫改變或其他原因?qū)е鹿艿纼?nèi)產(chǎn)生氣體時(shí)，自動(dòng)放氣閥工作，將產(chǎn)生的氣體從管道中排出，從而杜絕了水泵汽蝕與換熱效果欠佳等情況的產(chǎn)生。管路進(jìn)出水管上安裝的兩個(gè)減震接頭可最大限度地減少來(lái)自增壓管道泵等傳來(lái)的震動(dòng)，有效地排除對(duì)ZWLQ-20型軸瓦冷卻器產(chǎn)生震動(dòng)而帶來(lái)?yè)p害。冬天主機(jī)組停機(jī)時(shí)，可打開(kāi)排水閥放盡循環(huán)水以避免由于氣溫下降等原因凍壞管道等元件。

ZWLQ-20型軸瓦冷卻器，可使用由10個(gè)控制器組成的一個(gè)模塊化網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，模塊化控制器同時(shí)控制兩臺(tái)壓縮機(jī)和一臺(tái)增壓管道泵，各部分均采用RS485通信接口連接。該系統(tǒng)選用的運(yùn)行模式為單冷型，溫度控制對(duì)象為總回水溫度控制。

4 改造后效果分析

淮安抽水一站技術(shù)供水系統(tǒng)改造于2020年4月8日，調(diào)試結(jié)束后投入運(yùn)行。

經(jīng)過(guò)一段時(shí)間開(kāi)機(jī)運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)推力瓦溫度有明顯降低，往年4月份開(kāi)機(jī)運(yùn)行時(shí)，推力瓦溫度在45℃左右，改為空冷機(jī)循環(huán)供水后，同一臺(tái)機(jī)組的推力瓦溫度在37℃左右，且油缸溫度、導(dǎo)瓦溫度也有不同程度的降低，現(xiàn)在可控制每臺(tái)機(jī)組進(jìn)水壓力、流量、溫度，沒(méi)有發(fā)生過(guò)管道堵塞等現(xiàn)象，循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行情況良好，達(dá)到了良好的降溫效果?；窗渤樗徽炯夹g(shù)供水系統(tǒng)改造后，上下油缸、軸瓦等降溫效果明顯，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，為今后泵站機(jī)組的安全運(yùn)行提供了保障。